新構造運動對烏江上游巖溶發育影響分析*

貴州省地質調查院，貴州 貴陽 550081

巖溶的發育分布主要受巖性、新構造運動、氣候波動的控制。貴州是我國南方巖溶極為發育的省份，純碳酸鹽巖石出露面積占全省總面積的53.01%。巖溶形態多樣，地表有石芽、溶溝、漏斗、落水洞、豎井、洼地、溶盆、槽谷、峰林、峰叢、溶丘、巖溶湖、潭以及多潮泉等；地下有溶洞、地下河、伏流、暗湖以及各種鈣質沉積形態，如石鐘乳、石筍、石柱、石幔等。巖溶的組合發育隨著新構造運動變化而規律分布。

烏江北源六沖河源于威寧草海附近，地處烏蒙山腹地，是西南巖溶的中心地帶，也是烏蒙山片區脫貧攻堅的核心地帶，新構造運動較為強烈，巖溶發育強烈，水文地質條件復雜，為貴州省布井難度最大的地區之一。特殊的巖溶地質環境導致了嚴重的工程性缺水，頻繁的極端氣候引起了大范圍的干旱災害，強烈的人為工程活動導致了突發性的水源干涸和地下水污染，工業園區、產業園區建設和城鎮化帶動戰略實施對水資源開發與保護提出了更高的要求。因此，研究巖溶發育規律，在工程建設和地下水資源勘察等方面都具有一定意義。

1 研究區概況

研究區屬于亞熱帶季風濕潤氣候，是南溫帶-中溫帶所特有的高原山區氣候類型。年平均降水量為890.67mm，80.18%的降水量集中在5—9月，豐富的降水為巖溶發育提供了充足的補給源。強烈的新構造運動使地形抬升劇烈，地表河谷深切，地形破碎，地下水深埋且流動迅速導致巖溶發育強烈，為地下水勘察和開發帶來了極大的困難。

2 可溶巖特征

研究區主要出露古生代石炭系下統至第四系地層，其中以二疊系分布最為廣泛，石炭系灰巖和白云巖以及二疊系灰巖共同構成區內主要巖溶層位（見圖1）。區內可溶巖可分為純碳酸鹽巖類和不純碳酸鹽巖類。純碳酸鹽巖類系指連續型石灰巖類、白云巖類以及兩者互層類巖組；不純碳酸鹽巖類系指泥質灰巖、泥質白云巖、硅質灰巖等可溶性巖石。

圖1 可溶巖組分布圖

2.1 純碳酸鹽巖巖溶層組

主要包括石炭系下統上司組（C1s）、擺佐組（C1-2b）、中統黃龍組（C2hn）、石炭系至二疊系馬平組（CPm）以及二疊系下統棲霞至茅口組（P2q+m）等地層，巖性為質純層厚的石灰巖、白云質灰巖、白云巖，沉積厚度大，地層分布連續。巖溶發育強烈，巖溶個體形態發育較齊全，地表有落水洞、漏斗、溶洞、洼地；地下有地下河管道、干溶洞、石鐘乳、石筍等。在地貌上多形成溶丘洼地、峰叢洼地、峰叢洼地-槽谷，含水介質以溶洞、巖溶管道、裂隙為主，地下水以管道流形式集中徑流、排泄，以巖溶大泉或地下河的形式出露。

2.2 不純碳酸鹽巖巖溶層組

主要指石炭系下統舊司組（C1j）地層，巖性為薄-中厚層泥晶灰巖、含泥質灰巖夾黏土巖，局部二者呈不等厚互層。

該巖組巖溶較發育，巖溶個體形態有溝谷、溶隙等，在地貌上多形成峰叢槽谷、峰叢斜坡。含水介質為溶隙、裂隙、孔洞、溶洞，地下水以裂隙、管道流形式徑流、排泄，以巖溶泉的形式出露。

3 新構造運動特點

地貌的發育嚴格受地質構造和新構造運動控制，地貌特征是研究新構造運動的重要內容。多層地貌是研究區地貌發育的一個重要特點，其是挽近期新構造運動造成貴州地殼間歇性隆升的結果（見圖2）。研究區多層夷平面存在的級次、絕對高程和形成時代，控制著同期同類型巖溶地貌的高度差異、分布高程和形成時代。一般認為，中生代末燕山運動后，貴州發育了兩次剝夷面，即大婁山期剝夷面和山盆期剝夷面；早更新世中期后，周期較短的快速抬升僅表現為河流兩側的階地，未形成大范圍的剝夷面。

圖2 剝夷面分布示意圖

（1）大婁山期。研究區地面經后期破壞和變形，高度差別較大，目前只能從殘存的峰頂面來識別，標高為2350～2500m，在掀斜隆升為主的構造背景下，長期受侵蝕剝蝕作用，地面陡峻起伏。

（2）山盆期。研究區在長期的夷平過程中使高地變成殘山或殘丘，斷續分布地面之上；低地則演變成開闊盆地，成為寬緩的谷地，所謂“寬谷面”由此形成。在區內標高為2200～2300m，無較大河流發育，地面保留完整，多呈殘丘洼地或峰林盆地，由于沒有受到西北部現代河流溯源侵蝕，湖泊和沼澤繼承性發育，堆積了數十米厚的湖沼地層，形成了貴州著名的高原湖泊“草海”；與貴州其他地區廣泛發育的河流沉積分異鮮明。

（3）烏江期。由于抬升時間短，地表水下切迅速，地貌上總體形態為深切峽谷，地形切割強烈，水急坡陡，常分布伏流、暗河出口。

4 巖溶分布特征

4.1 淺部巖溶分布特征

大婁山期，巖溶個體保存較差，剝夷面和各種巖溶個體形態已經遭受嚴重剝蝕破壞，形成區域分水嶺。大部分溶洞已經遭到剝蝕破壞，有的已經衰亡而成為干溶洞，還有的接近衰亡。

山盆期第一亞期剝夷面分布高程約為2300m，剝夷面和各種巖溶個體形態保存較好，可見部分有水溶洞或季節性有水落水洞，溶洞管道保存較好；山盆期第二亞期剝夷面分布高程約為2200m，各種巖溶個體形態保存完好，溶洞、地下河管道發育，該期地殼相對穩定，巖溶作用強烈，多形成寬谷，反映出以水平溶蝕作用為主，垂直溶蝕作用次之的特點。

烏江期剝夷面分布高程約為2000m，更新世以來，地殼上升強烈，剝夷面抬升，河流下切，局部形成了深切峽谷；地下水由水平變為垂直運動，使巖溶發育在繼承山盆期體系的基礎上垂向發育，而水平巖溶形態次之。巖溶形態表現為河谷兩岸落水洞、豎井較發育，地下河管道多出現裂點。在烏江期，地殼上升過程中，有幾次短暫的相對穩定，使烏江及其支流兩岸發育多層溶洞。沿河谷兩岸多有地下河出口。

4.2 深部巖溶發育特征

在構造運動的影響下，研究區形成了與現階段排泄基準面相適應的巖溶體系，但隨著碳酸鹽巖巖石埋藏深度的增加，地下水徑流強度、循環交替速度和溶蝕能力逐漸減弱，巖溶發育強度也相應減弱。根據區內鉆孔資料顯示，巖溶發育的強度在垂向上表現為由上至下逐漸減弱。如ZK1號鉆孔，含水層為石炭系中統黃龍組灰巖，在標高2006.5m以上，裂隙、溶孔、溶隙發育，為該孔的主要出水段，在其之下至1935m，巖石較完整，溶孔、溶隙微發育。ZK2鉆孔，含水層為石炭系至二疊系馬平組灰巖，在標高2079.7m以上，巖石破碎，巖石呈碎裂狀，裂隙、溶孔、溶隙發育，為該孔的主要出水段。綜上所述，該區內海拔標高在2000m以上，其裂隙、溶孔、溶隙發育；而海拔標高低于2000m的裂隙、溶孔、溶隙微發育，表明巖溶發育的強度在垂向上表現為由上至下逐漸減弱。

區內巖溶在垂向上的發育大致分為兩個帶，即巖溶強烈發育帶、巖溶弱發育帶。巖溶強烈發育帶（海拔標高在2000m以上），以落水洞、溶洞管道、大型溶隙為主，連通性好，但分布極不均勻，溶孔、溶隙極發育；巖溶弱發育帶（海拔標高低于2000m），以細小的溶孔、溶隙為主，發育密度小，巖石完整性好。

5 結束語

地形地貌是控制巖溶發育的重要影響因素，新構造運動通過塑造現代地貌影響了巖溶的發育分布。該區巖溶分布特征與新構造運動具有一致性，山盆期剝夷面以水平發育為主，且發育較為成熟，在烏江期河谷兩側以垂直發育為主。巖溶發育分布特征受多個因素影響，在巖溶山區找水時，應加強基礎地質和水文地質條件深入分析，不斷完善缺水山區找水方法，豐富理論基礎，以更好地指導實踐。